金剛石鋸片切割性能的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于金剛石刀具測試技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種金剛石鋸片切割性能的測試方法，用于解決現(xiàn)有金剛石刀具切割性能測試方法不準確、不統(tǒng)一的問題。本發(fā)明的測試方法包括如下步驟：1.獲取設(shè)定負荷參數(shù)值：控制金剛石鋸片的走刀量，找到金剛石鋸片在切割對象上最大走刀量時的負荷值K；設(shè)定M=0.70K?0.85K，M為設(shè)定負荷參數(shù)值；2.切割過程中通過伺服系統(tǒng)控制金剛石鋸片的切割負荷值為0.9M?1.1M。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)切割三要素“機具、對象、走刀推力”的統(tǒng)一，并自動、準確地測試金剛石刀具的性能；能為行業(yè)形成一個統(tǒng)一、規(guī)范的測試標準，確保金剛石刀具行業(yè)的健全發(fā)展。
【專利說明】
金剛石鋸片切割性能的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于金剛石刀具測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金剛石鋸片切割性能的測試方式?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]國標《GB/T11170超硬磨料制品金剛石圓據(jù)片》，是我國超硬工具領(lǐng)域向國際標準看齊，具有一定水準的技術(shù)標準之一，但卻沒有對金剛石圓鋸片的實際使用性能的“切割性能”這一重要特性做出定性或定量規(guī)范。
[0003]金剛石圓鋸片切割性能是金剛石圓鋸片的核心性能指標，鋸片切割性能，是通過實際切割特定對象，在速度、負荷、消耗、留尾、邊效等指標上的表現(xiàn)，來判定鋸片切割性能的高低。通常將“機具、對象、走刀推力”簡稱為“切割三要素”；切割涉及的“機具、對象、走刀推力”三要素對切割測試結(jié)論影響很大，所以要盡可能做到三要素統(tǒng)一，才符合“同條件測試”這一基本原則。
[0004]其中的“機具”可通過統(tǒng)一轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，“對象”通過詳細約定達到統(tǒng)一，難點在于對“走刀推力”的控制；長期以前，各鋸片制造廠商也在不斷探索公正、客觀、科學(xué)的切割測試方法，例如現(xiàn)已經(jīng)有人工推進走刀法、恒力切割(砝碼掛重走刀)、限功率(電流)切割和定值走刀切割測試幾種方法，都不盡人意。
[0005]然而人工推進走刀法存在不穩(wěn)定性的問題，與操作人員的技能、體能和經(jīng)驗有很大關(guān)系，就是同一機臺，同一個切手，都難以實現(xiàn)“走刀”時的推力同一，更不用說兩地測試不同切手實現(xiàn)“走刀”時的推力同一。
[0006]恒力切割(砝碼掛重走刀)、限功率(電流)切割和定值走刀切割測試方法均屬于 “剛性”恒力測試方法，雖然“剛性”恒力切割方法能夠解決人工推進走刀法存在隨意性問題，但是這種“剛性”恒力切割測試法，要么因設(shè)置的工作負荷偏大(掛重過大)，對測試鋸片造成測試損傷，要么因設(shè)置的工作負荷偏小(掛重過小)，不能發(fā)揮測試鋸片的潛能，都會給出欠客觀的測試結(jié)論;另外現(xiàn)行方法對工作齒消耗值、切割量、計時等重要參數(shù)普遍采用手動測量，導(dǎo)致測量和結(jié)論不準確。
[0007]對于金剛石磨輪和金剛石鉆頭同樣存在上述問題，在金剛石鉆頭和金剛石磨輪在測試的過程中，都是采用“剛性”恒力鉆削和磨削，要么因設(shè)置的工作負荷偏大(掛重過大)， 對測試鉆頭和磨輪造成測試損傷，要么因設(shè)置的工作負荷偏小(掛重過小)，不能發(fā)揮測試鉆頭和膜片的潛能，都會給出欠客觀的測試結(jié)論，對工作齒消耗值、切割量、計時等重要參數(shù)普遍采用手動測量，導(dǎo)致測量和結(jié)論不準確。
[0008]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)不能夠?qū)饎偸徠⒛ポ喓徒饎偸@頭的性能進行準確的測試。隨著我國金剛石鋸片(磨輪、鉆頭)產(chǎn)業(yè)逐步健全，迫切需要統(tǒng)一、規(guī)范的測試標準，確保行業(yè)的健康發(fā)展。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有金剛石鋸片切割性能、金剛石磨輪磨削性能以及金剛石鉆頭鉆削性能測試方法不準確、不統(tǒng)一的問題;而提供一種金剛石鋸片切割性能的測試方法，將交流伺服電機與可編程序控制器(PLC)組成精確、靈敏、可靠的控制、測試系統(tǒng)，巧妙地建立切割過程動態(tài)閉環(huán)伺服模式，適時調(diào)制走刀速度，既穩(wěn)定切割負荷(即走刀推力)，又自適應(yīng)切割材料組織不均和鋸片工作齒自身性能不均的條件變化，使鋸片處于最佳狀態(tài)工作，實現(xiàn)智能切割，并對各種參數(shù)實現(xiàn)自動測量，從而能夠準確獲取金剛石鋸片的工作性能。既實現(xiàn)柔性智能切割測試，數(shù)據(jù)可靠，又解決了人工推切差異大的難題。
[0010]相比于現(xiàn)有的測試方法，能夠準確的測試金剛石鋸片的切割性能、磨輪的磨削性能以及鉆頭的鉆削性能，從而統(tǒng)一金剛石鋸片、鉆頭和磨輪性能的測試方式，在行業(yè)內(nèi)形成一個測試標準。本發(fā)明不僅能夠應(yīng)用于金剛石切、磨、鉆刀具，還能夠應(yīng)用于其他材質(zhì)的切、 磨、鉆刀具的性能測試。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種金剛石鋸片切割性能的測試方法，包括如下步驟:1、啟動切割機進行低速空運轉(zhuǎn)確保切割機運轉(zhuǎn)正常；2、根據(jù)鋸片結(jié)構(gòu)，選擇干式切割(不加冷卻液)或者濕式切割(加冷卻液)；3、將金剛石鋸片安裝在切割機上，并保證金剛石鋸片旋向與切割機主軸旋向相同；4、根據(jù)金剛石鋸片功能定位，選擇適宜的切割對象;將選擇的切割對象放置于送料臺上，并設(shè)定送料步距；5、啟動切割機，設(shè)備進行自動定標，測量鋸片工作齒切前高度值;然后進行手動進刀， 由慢至快調(diào)節(jié)走刀速度，找到金剛石鋸片的最大走刀量時的負荷值K;設(shè)定M=0.70K-0.85K， M為設(shè)定負荷參數(shù)值；6、金剛石鋸片接觸到切割對象的同時開始計時和測距，切割至出刀即刻結(jié)束計時和測距;切割過程中通過伺服系統(tǒng)控制金剛石鋸片的切割負荷值為0.9M-1.1M，實現(xiàn)智能切割； 即是說切割負荷值圍繞設(shè)定負荷參數(shù)值波動，實現(xiàn)切割推力柔性恒定；7、自動測量工作齒消耗值、切割量以及自動計時;根據(jù)切割的長度和切割的時間計算出金剛石鋸片的鋒利度;根據(jù)切割的長度和切割時消耗的金剛石鋸片齒高計算出金剛石鋸片的使用壽命。
[0012]為了避免堵肩干擾測試，所述切割吃刀深度需大于切割對象厚度大于2_。
[0013]金剛石鋸片的測試累計切割長度不小于10m;并且手動進刀時切割時間不參與鋒利度的計算。
[0014]若對兩款以上的金剛石鋸片切割性能做對比測試時，應(yīng)當在同一切割對象上進行同條件切割測試一定刀數(shù)。
[0015]所述切割對象為瓷磚和大理石時，需要考察留尾與邊效。
[0016]在切割中持續(xù)或間歇性加大走刀量以測試金剛石鋸片的抗過載性能。
[0017]本發(fā)明同樣適用于金剛石磨輪、金剛石鉆頭的性能測試，金剛石磨輪和金剛石鉆頭的測試原理與金剛石鋸片的測試原理相同:即，先獲取設(shè)定負荷參數(shù)值:手動控制刀具的走刀量，找到刀具在測試對象上最大走刀量時的負荷值K，設(shè)定，M=0.70K-0.85K，M為設(shè)定負荷參數(shù)值;然后在測試過程中通過伺服系統(tǒng)控制刀具的切割負荷為0.9M-1.1M;最后根據(jù)獲得測試數(shù)據(jù)計算出刀具的性能。
[0018]—種金剛石磨輪磨削性能的測試方式，其特征在于:包括以下步驟:1.自動定標，測量磨輪工作齒磨前高度值；2.獲取設(shè)定負荷參數(shù)值:控制金剛石磨輪的走刀量，找到金剛石磨輪在磨削對象上最大走刀量時的負荷值K;設(shè)定M=0.70K-0.85K，M為設(shè)定負荷參數(shù)值；3.磨削過程中通過伺服系統(tǒng)控制金剛石磨輪的磨削負荷值為0.9M-1.1M，圍繞設(shè)定負荷參數(shù)值波動，實現(xiàn)切割推力柔性恒定，實現(xiàn)智能磨削；4.自動測量相關(guān)參數(shù)，根據(jù)磨削對象的被磨削的體積和時間獲得金剛石磨輪的磨削鋒利度;根據(jù)磨削對象被磨削的體積和磨輪磨削后齒高的消耗值得到金剛石磨輪的壽命。
[0019]在獲取設(shè)定負荷參數(shù)值之前，在磨輪圓周上做標記，并以此作為磨削前、磨削后齒高消耗測量位。在磨削開始之前，將磨削對象安放于料臺上并固定，按啟動鍵，磨輪進入自動定標程序，進刀機構(gòu)帶動金剛石磨輪垂直移動并在接觸到磨削對象后，深度探頭放下并接觸磨削對象記錄深度標尺(Xq)，同時深度探頭移動接觸磨削對象，深度探頭的標尺歸零作為進刀起始位(Hq)，然后收起深度探頭完成自動定標。
[0020]在磨削過程中金剛石磨輪在磨削對象上面按照“S”字形循環(huán)走刀磨削；并記錄磨削完成的時間。[〇〇21]磨削試驗完成設(shè)定的累計磨削深度后，自動進入工作齒消耗和磨削材料去除量的測量程序。走刀機構(gòu)回到起始位，進刀機構(gòu)帶動磨輪移動接觸到磨削對象后，記錄深度標尺值(Xh);同時深度探頭移動，依次接觸磨削對象的四個角點，分別記錄標尺值并計算出深度探頭標尺值的平均值，得到磨削后的磨削材料去除深度值(Hh)，深度探頭收起，測量完成。
[0022]—種金剛石鉆頭鉆削性能的測試方式，其特征在于:包括以下步驟:1.自動定標，測量鉆頭工作齒鉆前高度值；2.獲取設(shè)定負荷參數(shù)值:控制金剛石鉆頭的走刀量，找到金剛石鉆頭在鉆削對象上最大走刀量時的負荷值K;設(shè)定M=0.70K-0.85K，M為設(shè)定負荷參數(shù)值；3.鉆削過程中通過伺服系統(tǒng)控制金剛石鉆頭的負荷值為0.9M-1.1M，圍繞設(shè)定負荷參數(shù)值波動，實現(xiàn)鉆削推力柔性恒定，實現(xiàn)智能鉆削；4.根據(jù)鉆進的時間、齒高磨耗和鉆進的深度獲得金剛石鉆頭的性能。
[0023]在獲取設(shè)定負荷參數(shù)值前，在鉆頭圓周上進行標記，并以此作為鉆削前、鉆削后齒高消耗測量位。[〇〇24]鉆削對象為鋼筋混凝土預(yù)制件時，金剛石鉆頭進行試鉆的時候保證每一個鉆試孔都能夠橫向鉆切到鋼筋。[〇〇25]若鉆削對象為瓷磚、大理石類時，需考察孔口邊效。
[0026]在鉆削的過程中持續(xù)或間隙性加大走刀量以考察鉆頭的抗過載能力。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明的測試方法解決了現(xiàn)有人工推進走刀法存在不穩(wěn)定的問題；同時解決了現(xiàn)有的 “剛性”恒力切割方法(砝碼掛重走刀、限功率(電流)切割和定值走刀切割測試方法)存在的對試品的測試損傷問題和人工測量參數(shù)不準確的問題，不僅實現(xiàn)智能切割，并能對各種參數(shù)實現(xiàn)自動測量，從而能夠準確獲取金剛石鋸片、鉆頭、磨輪的工作性能。能為行業(yè)形成一個統(tǒng)一、規(guī)范的測試標準，確保金剛石刀具行業(yè)的健全發(fā)展。
[0028]本發(fā)明不僅能夠應(yīng)用于金剛石刀具(鋸片、鉆頭、磨輪等)，還能夠應(yīng)用于其他材質(zhì)的刀具的性能測試?！靖綀D說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的伺服控制系統(tǒng)的邏輯框圖；圖2為本發(fā)明的固定梁橋式切割測試機的主視圖結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的側(cè)視圖結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為操作系統(tǒng)邏輯圖；圖5為切割動力頭的控制原理圖；圖6為走刀機構(gòu)的控制原理圖；圖7為PLC程序控制流圖圖；附圖標記:1、立柱，2、橫梁，3、走刀架，4、走刀驅(qū)動裝置，5、切割動力頭，6、鉆磨動力頭， 7、動力頭升降機構(gòu)，8、送料滑座，9、送料臺架，10、送料驅(qū)動機構(gòu)，11、電箱，12、人機交匯界面。【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，并不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的其他所用實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0031]本發(fā)明的金剛石鋸片切割性能的測試方法，包括如下步驟:切割試驗操作人員必須戴上防護眼鏡和防塵口罩及防噪耳塞方可作業(yè)。除測試人員夕卜，鋸片旋向延長線1.5米以內(nèi)不得有人靠近，確保測試時的人員安全。
[0032]1、啟動切割機進行低速空運轉(zhuǎn)確保切割機運轉(zhuǎn)正常;一般情況下啟動切割機低速空運轉(zhuǎn)5分鐘，走刀機構(gòu)同時運行，確保各個運動機構(gòu)均能夠正常工作；2、根據(jù)鋸片結(jié)構(gòu)，選擇干式切割(不加冷卻液)或者濕式切割(加冷卻液)；3、將金剛石鋸片安裝在切割機上，并保證金剛石鋸片旋向與切割機主軸旋向相同；4、根據(jù)金剛石鋸片功能定位，選擇適宜的切割對象;將選擇的切割對象放置于送料臺上，并設(shè)定送料步距;對鋸片切割性能測試，是在一張板材上做n次切割(吃刀深度為全穿板材厚度)，通常以30次為一個周期，每單次切割完成后，被切割板材縱向前移一段距離(設(shè)定的送料步距)，供下刀次切割。具體的送料步距移動距離，由操作人員依據(jù)具體被切材料不同和被測鋸片特性而定，兼顧切割中不產(chǎn)生斷條和材料最小浪費為宜，對于送料步距的確定，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都能明白和理解，在此不再贅述。
[0033]5、啟動切割機，先進行手動進刀，走刀量由小逐漸增大，找到金剛石鋸片的最大走刀量時的負荷值K;設(shè)定M=0.70K-0.85K，M為設(shè)定負荷參數(shù)值。
[0034]本發(fā)明的設(shè)定負荷參數(shù)值M的設(shè)定，能夠避免過負荷而燒齒，又能夠防止負荷過小而影響鋸片的應(yīng)有性能發(fā)揮。因此，本發(fā)明設(shè)定負荷參數(shù)值M的設(shè)定，能夠精準的獲得金剛石鋸片的切割性能。
[0035]6、金剛石鋸片接觸到切割對象的同時開始計時和測距，切割至出刀即刻結(jié)束計時和測距;切割過程中通過伺服系統(tǒng)控制金剛石鋸片的切割負荷值為0.9M-1.1M，即是說切割負荷值圍繞設(shè)定負荷參數(shù)值波動，實現(xiàn)切割推力柔性恒定，實現(xiàn)智能磨削。
[0036]7、自動測量工作齒消耗值、切割量以及自動計時;根據(jù)切割的長度和切割的時間計算出金剛石鋸片的鋒利度;根據(jù)切割的長度和切割時消耗的金剛石鋸片齒高計算出金剛石鋸片的使用壽命。本發(fā)明能夠?qū)η懈顓?shù)能夠進行自動檢測和計算，提高了數(shù)據(jù)的精確性。[〇〇37]結(jié)合附圖1，本發(fā)明的伺服控制系統(tǒng)包括顯示器操作面板、PLC控制器和執(zhí)行機構(gòu)， 其中顯示操作面板與PLC控制器電連接，PLC控制器電連接有接口電路;執(zhí)行機構(gòu)分別配設(shè)有切割頭電機、鉆磨頭電機、升降電機、送料電機和走刀電機，切割頭電機和鉆磨頭電機經(jīng)伺服驅(qū)動與接口電路連接，升降電機、送料電機和走刀電機分別經(jīng)伺服驅(qū)動與接口電路連接，升降電機、送料電機和走刀電機配設(shè)的伺服驅(qū)動接受接口電路輸送出的信號并且將升降電機的位置信號、送料電機的位置信號和走刀電機動態(tài)反饋給接口電路，再由PLC控制器進行控制，從而形成一個閉環(huán)控制。
[0038]本發(fā)明由于測試機各運動機構(gòu)全部采用伺服電機驅(qū)動，當鋸片在切割過程中，可方便、準確、快捷測量切割電流、扭矩、轉(zhuǎn)速、走刀速度等參數(shù)的動態(tài)值。還可任意選擇轉(zhuǎn)速、 功率、走刀量、電流等參數(shù)充當前提條件固化，檢測其它要素變動量。本測試機這種精確不失靈活的特點非常適宜擔(dān)當工藝技術(shù)研發(fā)試驗用機，為切、鉆、磨類工具向高新技術(shù)領(lǐng)域拓展提供了有力的測試驗證手段;整個控制、測試、顯示操控系統(tǒng)作為部件模塊，可靈活配置于多種結(jié)構(gòu)機床(詳見后述)，用于寬泛規(guī)格的金剛石圓鋸片(含燒結(jié)型、焊接型、釬焊型)、 高速鋼鋸片(HSS鋸片)、硬質(zhì)合金鋸片、鎢鋼鋸片、鑲齒合金鋸片、砂輪、磨輪、鉆頭等多種切、鉆、磨工具的切割性能測試。[〇〇39]本發(fā)明一實施例的固定梁橋式切割測試機:包括兩個立柱1、橫梁2、走刀架3、 走刀驅(qū)動裝置4、切割動力頭5、鉆磨動力頭6、動力頭升降機構(gòu)7、送料滑座8、送料臺架 9和送料驅(qū)動機構(gòu)10,其中所述兩個立柱1固定在底座上，所述橫梁2橫向設(shè)置在兩個立柱1的頂部，所述走刀架3通過直線導(dǎo)軌副安裝在橫梁2上并由走刀驅(qū)動裝置4提供橫向走刀動力，所述切割動力頭5和鉆磨動力頭6分別安裝在走刀架3的底面和正面，所述送料臺架9安裝在切割動力頭5和鉆磨動力頭6的下方，送料滑座8通過送料驅(qū)動機構(gòu)10安裝在送料臺架9上并由送料驅(qū)動機構(gòu)10提供縱向送料動力，所述走刀驅(qū)動裝置4、切割動力頭5、鉆磨動力頭6、動力頭升降機構(gòu)7和送料驅(qū)動機構(gòu)10分別由伺服電機提供動力，并且所有伺服電機均和電箱11連接，電箱11配設(shè)有人機交匯界面 12。
[0040]下面以固定梁橋式切割測試機為例，對本發(fā)明的控制過程作進一步描述。其中伺服控制系統(tǒng)的邏輯框圖如圖1所示。
[0041]操作系統(tǒng)邏輯圖如圖4所示，包括手動調(diào)試和自動工作兩種模式，測試機啟動后，選擇手動或自動控制按鈕進入相應(yīng)工作模式。選擇手動模式，可調(diào)試和單獨運行切割動力頭電機、走刀電機、刀架升降電機、送料電機等，調(diào)試位置或單項運行;選擇自動模式，機器可根據(jù)設(shè)定程序，進入自動工作流程:即，升降電機啟動，帶動刀架下移，讓鋸片緩慢趨近工作齒高測量裝置，測量并記錄鋸片切前直徑，刀架上移5mm—一送料電機啟動，完成規(guī)定步距送料動力頭電機啟動走刀電機啟動，按“快進減速緩慢趨近丨旦力切割一一回程一一計算顯示”的步驟完成一次自動切割過程(需循環(huán)切割，則按設(shè)定進行)。 [〇〇42]切割動力頭機構(gòu):以切割石材的動力頭為例，要求大功率輸出，且能夠通過PLC控制器調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速，工作轉(zhuǎn)速范圍為3000-15000rpm，精度±5rpm。測試機選用5.5KW的高速伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)，控制如圖5所示。通過觸摸屏輸入轉(zhuǎn)速信息到PLC控制器，經(jīng)過運算，PLC 控制器模擬量擴展模塊的端口(V0)輸出0-10V電壓值，去控制伺服驅(qū)動器的模擬量輸入端口(VC)，達到調(diào)整伺服電機轉(zhuǎn)速的目的。本切割動力頭可以選擇定功率和定轉(zhuǎn)速工作，工作參數(shù)可適時顯示和記錄，必要時可以充當調(diào)制信源，方便模擬各類用戶切割機轉(zhuǎn)速和功率條件。[〇〇43]走刀機構(gòu):為了保證切入時刀具不受損傷，要求避免沖擊切入，切割時走刀機構(gòu)按 “快進一一減速緩慢趨近一一'直力切割”三步驟進行;在切割石材過程中要求恒力切割，是靠對電機輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)定限值實現(xiàn)，當負荷發(fā)生變化時，靠變動電機的轉(zhuǎn)速以調(diào)整推力來恒定負荷。正是這種動態(tài)反饋切割負荷(測試走刀電機電流)，調(diào)控走刀速度的方式，使切割測試實現(xiàn)了智能切割。測試機可以在切割過程中，根據(jù)切割對象的組織硬度變化和鋸片性能變化使被測鋸片始終保持在合理負荷條件下切割，直至完成整個測試過程，若有必要可以將測試品的整個工作層消耗完畢，考察全齒工作性能，測試誤差更小。通過控制切割負荷， 保證鋸片恒定在設(shè)定負荷條件下切割，既解決了不同操作手人工推切的差異難題，又避免了石材組織硬度差異導(dǎo)致鋸片非正常燒齒。涉及《切割三要素》中的“對象”和“走刀推力”兩個要素)。[0〇44]本身鋒利度好的鋸片，切割中的負荷較小，與設(shè)定負荷參數(shù)值M比較呈負值，測試機會自動加大走刀速度，顯示較高效率值;本身鋒利度差的鋸片，切割中的負荷較大，與設(shè)定負荷參數(shù)值M比較正負，測試機會自動減少走刀速度，顯示較低效率值。
[0045]具體控制過程如圖6所示:具體控制過程見圖6,伺服電機的設(shè)計工作轉(zhuǎn)矩為0-10NM，設(shè)定的切割轉(zhuǎn)矩是由PLC的模擬量輸出端口(VI)的相應(yīng)電壓值去控制伺服驅(qū)動器的轉(zhuǎn)矩模擬量端口(VC)。切割時間是通過PLC內(nèi)部的定時器進行自動計時，當鋸片接觸石材時即觸發(fā)定時器開始計時，鋸片切割至石材尾部，脫離與石材接觸時停止計時，并將定時器的當將值保存在PLC的數(shù)據(jù)存儲器中。切割長度是通過PLC內(nèi)部的計數(shù)器對伺服電機的旋轉(zhuǎn)編碼器進行自動計數(shù)，并保存在數(shù)據(jù)存儲器中。PLC程序控制流程圖如圖7。[〇〇46]切割長度在PLC中的計算公式:切割長度(L)=脈沖當量(a) x脈沖個數(shù)(c)脈沖當量(a):旋轉(zhuǎn)編碼器輸出一個脈沖，走刀伺服電機移動的距離。
[0047]脈沖個數(shù)(c):走刀伺服電機切割石材時，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù)。[〇〇48] 單刀切割效率(m/s)見以下公式:單刀切割效率n(m/s)=切割長度L(m)/切割時間4幻。
[0049]送料機構(gòu):通過顯示操作面板(人機交匯界面)設(shè)定每刀送料尺寸，當走刀伺服電機切割完一刀石材后，走刀架快速回到起點，并觸發(fā)送料伺服電機按設(shè)定步距(石材移動尺寸)，完成一次推進送料。這種按預(yù)定程序送料功能，使切割測試實現(xiàn)了自動化。
[0050]本發(fā)明巧妙地建立切割過程動態(tài)閉環(huán)伺服模式，通過閉環(huán)系統(tǒng)，適時調(diào)制走刀速度，穩(wěn)定切割負荷，自動適應(yīng)切割材料組織不均和鋸片工作齒自身性能不均的條件變化，使鋸片處于最佳狀態(tài)工作，實現(xiàn)智能切割，從而能夠獲取金剛石鋸片的準確性能。應(yīng)用現(xiàn)代信息成組理念，將交流伺服電機與可編程序控制器(PLC)組成精確、靈敏、可靠的控制、測試系統(tǒng)，既實現(xiàn)柔性智能切割測試，又解決了人工推切差異大的難題。[0051 ]本發(fā)明構(gòu)思科學(xué)，設(shè)計精到，功能性與準確性兼具，適應(yīng)范圍廣，有多款變型機種， 用于各類切、鉆、磨工具的切割性能測試。
[0052]本發(fā)明自動測試各項參數(shù)，自動適應(yīng)切割對象組織不均和鋸片自身性能不均的條件變化，自動調(diào)整走刀速度來避免燒齒，實現(xiàn)智能切割測試；本發(fā)明采用n xlOO次的大量切割測量方式，消除隨機誤差；本發(fā)明可以選擇恒負荷、恒轉(zhuǎn)速、恒推力(走刀速度)，科學(xué)模擬各種切割機具參數(shù)，實現(xiàn)切、鉆、磨工具切割性能標準化測試，填補了國內(nèi)空白；本發(fā)明可任意調(diào)整主/從參數(shù)，檢測其它要素的變化量。這種精確不失靈活的特點，非常適宜擔(dān)當工藝技術(shù)研發(fā)試驗用機，為切、鉆、磨類工具向高新技術(shù)領(lǐng)域拓展提供了有力的測試驗證手段；本發(fā)明可建立切、鉆、磨工具切割性能數(shù)據(jù)庫，為國家、行業(yè)完善技術(shù)標準提供數(shù)據(jù)支撐；本發(fā)明自動送料、智能切割、自動測量，操作員勞動強度大為降低。
[0053]本發(fā)明的測試方法解決了現(xiàn)有人工推進走刀法存在不穩(wěn)定的問題；同時解決了現(xiàn)有的“剛性”恒力切割方法(砝碼掛重走刀、限功率(電流)切割和定值走刀切割測試方法)存在的對試品的測試損傷問題和人工測量參數(shù)不準確的問題，不僅實現(xiàn)智能切割，并能對各種參數(shù)實現(xiàn)自動測量，從而能夠準確獲取金剛石鋸片、鉆頭、磨輪的工作性能。能為行業(yè)形成一個統(tǒng)一、規(guī)范的測試標準，確保金剛石刀具行業(yè)的健全發(fā)展。
[0054]下面以測試鋸片切割性能為例，簡要說明操作步驟:待測樣品型號:G230x7x2.5x25中檔花崗石切割片；切割對象參數(shù):664花崗石1200x630x20(長x寬x厚)；切割方式:干式切割;對于切割方式的選擇，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都能明白和理解，在此不再贅述；模擬切割機具:交流臺式機，轉(zhuǎn)速4500rpm，功率3.5Kw;操作步驟:1.打開測試機電源，啟動主機控制和測試記錄系統(tǒng)，空運行機器5分鐘；同時檢查機器各部運行是否正常；2.確認機器功能正常后，將測試鋸片安裝在切割動力頭主軸上，壓緊法蘭盤，關(guān)好護罩門。
[0055]3.將石板放置于送料臺上，同時驗證氣動夾緊功能有效；4.按照要求模擬交流臺式機，應(yīng)采用定轉(zhuǎn)速測試。在測試機人機界面中，設(shè)置相關(guān)切割參數(shù):設(shè)定轉(zhuǎn)速--3000rpm;負荷系數(shù)(按中檔230規(guī)格花崗石類鋸片預(yù)設(shè))一一10；進刀深度——25mm;走刀量--自動；單刀切割長度一一650mm;送料步距--7;切割模式一一A;設(shè)定負荷參數(shù)值一總切割刀數(shù)100;5.啟動切割機，機器進行自動定標，測量鋸片工作齒切前高度值；6.尋找被測鋸片最大負荷值K:啟動主軸，轉(zhuǎn)動電子手輪，讓走刀機構(gòu)“快進緩慢趨近切割”二步驟運行，當據(jù)齒接觸石材后逐漸加大走刀量直至鋸片齒刃出現(xiàn)火圈立刻停止走刀，出現(xiàn)火圈時的負荷就是該鋸片的最大負荷值K，設(shè)定 M=0.70K-0.85K，輸入設(shè)定負荷值后，將“切割模式”設(shè)為B，進入自動切割程序。
[0056]7.切割測試切割刀數(shù)滿足設(shè)定的100刀后，即停止切割，機器自動計算出該鋸片的鋒利度和壽命，完成一個切割測試周期。[〇〇57]8.驗證參數(shù)輸入正確后，按啟動鍵操作界面設(shè)5個窗口，分別是:a.測試切、鉆、磨工具切割效率動態(tài)顯示曲線窗;顯示每刀實際切割效率；b.測試切、鉆、磨工具參數(shù)窗；顯示被測切鉆磨工具幾何參數(shù)；c.手動調(diào)試窗，可方便設(shè)置測試參數(shù)或調(diào)試機器；d.切割測試參數(shù)設(shè)置/顯示窗。
[0058]9、根據(jù)切割的長度和切割的時間計算出金剛石鋸片的鋒利度;根據(jù)切割的長度和切割時消耗的金剛石鋸片高度計算出金剛石鋸片的使用壽命。鋒利度:單位時間試樣被切進的長度(單位:M/min);壽命:消耗的單位鋸片工作齒的高度切斷的材料長度(單位:M/ mm) 〇
[0059]為了避免堵肩干擾測試，所述切割吃刀深度大于切割對象厚度大于2_，便于及時排肩。
[0060]金剛石鋸片的測試累計切割長度不小于10m;且手動進刀時切割時間不參與鋒利度的計算。
[0061]其中，本發(fā)明的切割對象可為混凝土、陶瓷磚、玻璃質(zhì)材料或天然花崗石、大理石、 以及人造建筑板材等材料。切割對象測試參數(shù)最好由有關(guān)方商定，可以全部或部分地取自與切割對象有關(guān)的國際標準、國家標準或其他文件;推薦選用符合下列標準的混凝土、陶瓷磚和天然花崗石建筑板材作為切割對象:GB 50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收規(guī)范》；GB/T 4100-2015《陶瓷磚》；GB/T 18601-2009《天然花崗石建筑板材》。
[0062]若對兩款以上的金剛石鋸片進行切割性能測試對比時，應(yīng)當在同一張板材上切割 5-10刀，進一步排除石材因素的干擾。
[0063]所述切割對象為瓷磚和大理石時，需要考慮考察留尾與邊效。留尾:切割后在板材末尾端上留下的崩尾。邊效:切割后被切割材料切面與表面交界角上的崩缺程度。
[0064]在切割中持續(xù)或間歇性加大走刀量以測試金剛石鋸片的抗過載性能。
[0065]本發(fā)明同樣適用于金剛石磨輪、金剛石鉆頭的性能測試，金剛石磨輪和金剛石鉆頭的測試原理與金剛石鋸片的測試原理相同:即，啟動機器進行自動定標，測量鋸片工作齒切前高度值;尋找最大負荷值K:啟動主軸，轉(zhuǎn)動電子手輪，由慢至快調(diào)節(jié)走刀速度，找到金剛石磨輪、鉆頭在切割對象上最大走刀量時的負荷值K;設(shè)定M=0.70K-0.85K，其中M為設(shè)定負荷參數(shù)值;然后在測試過程中通過伺服系統(tǒng)控制刀具的切割負荷為0.9M-1.1M;即伺服系統(tǒng)控制刀具的負荷圍繞設(shè)定負荷參數(shù)值M小幅波動，實現(xiàn)推力柔性恒定，最后根據(jù)獲得測試數(shù)據(jù)計算出刀具的性能。
[0066]本發(fā)明的金剛石磨輪磨削性能的測試方式，包括以下步驟:磨削試驗操作人員必須戴上防護眼鏡和防塵口罩及防噪耳塞方可作業(yè)。[〇〇67]啟動磨機低速空運轉(zhuǎn)5分鐘(走刀機構(gòu)同時運行)，確保各個部件的正常運轉(zhuǎn)。
[0068]根據(jù)磨輪結(jié)構(gòu)，選擇干式磨削(不加冷卻液)或濕式磨削(加冷卻液)。
[0069]1.自動定標，測量磨輪工作齒磨削前的高度值；2.獲取設(shè)定負荷參數(shù)值:進刀裝置按照設(shè)定的單次進刀深度進到，轉(zhuǎn)動電子手輪，由慢至快調(diào)節(jié)走刀量，找到金剛石磨輪在磨削對象上最大走刀量時的負荷值K;設(shè)定1=0.701(-0.85K，M為設(shè)定負荷參數(shù)值；3.磨削過程中通過伺服系統(tǒng)控制金剛石磨輪的磨削負荷值為0.9M-1.1M，即磨削負荷值圍繞設(shè)定負荷參數(shù)值M小幅波動，實現(xiàn)切割推力柔性恒定，實現(xiàn)智能磨削；4.自動檢測工作齒消耗值、自動測算磨削量、自動計時，根據(jù)磨削對象的被磨削的體積和時間獲得金剛石磨輪的磨削鋒利度;根據(jù)磨削對象被磨削的體積和磨輪磨削后齒高的消耗值得到金剛石磨輪的壽命。
[0070]具體操作:1.自動定標，測量磨輪工作齒磨前高度值。
[0071]在獲取設(shè)定負荷參數(shù)值之前，在磨輪圓周上標記一個點，并以此點作為磨前、磨后齒高消耗測量位。將磨削對象安放于料臺上并固定，按啟動鍵，磨輪進入定標程序，進刀機構(gòu)帶動磨輪垂直移動并在接觸到磨削對象后，記錄深度標尺值(Xq);同時深度探頭移動接觸磨削對象，深度探頭的標尺歸零作為進刀起始位(Hq)，深度探頭收起，定標完成；2.獲取設(shè)定負荷參數(shù)值M，啟動主軸旋轉(zhuǎn)，進刀裝置按照設(shè)定的單次進刀深度進刀，轉(zhuǎn)動電子手輪，由慢至快調(diào)節(jié)走刀速度，找到金剛石磨輪在磨削對象上最大走刀量時的負荷值K;設(shè)定M=0.70K-0.85K，其中M為設(shè)定負荷參數(shù)值；3.磨削過程中通過伺服系統(tǒng)控制金剛石磨輪的磨削負荷值為0.9M-1.1M，即圍繞著設(shè)定負荷參數(shù)值M小幅波動，實現(xiàn)切割推力柔性恒定;進刀裝置按照設(shè)定的單次進刀深度進刀，走刀機構(gòu)在磨削對象上按照“S”字形逐行循環(huán)走刀磨削，并自動記錄磨削完成的時間。 即，在磨削的過程中，磨輪先從左至右進行橫向走刀，磨削到板材端頭時，縱向移動磨輪一定距離再從右至左進行橫向走刀，縱向移動的距離應(yīng)當在磨輪直徑寬度的80—90%之間，如此循環(huán)走刀完成磨削。根據(jù)磨削材料，設(shè)定垂直進刀機構(gòu)單次進刀量，每一次進刀后需將整個表面磨削一次再行進刀。累計達到設(shè)定磨削總深度后，作為一個磨削周期，并記錄磨削完成的時間。[〇〇72]4.磨削試驗完成設(shè)定的累計磨削深度后自動進入工作齒消耗和磨削材料去除量的測量程序。走刀機構(gòu)回到起始位，進刀機構(gòu)帶動磨輪移動接觸到磨削對象后，記錄深度標尺值(Xh);同時深度探頭移動，依次接觸磨削對象的四個角點，分別記錄標尺值并平均，得到磨削后的磨削材料去除深度值(Hh)，深度探頭收起，測量完成。根據(jù)磨削對象被磨削的體積(石板面積*磨前磨后測量厚度差值)和時間得到磨削鋒利度;根據(jù)磨削對象被磨削的體積和磨輪磨削后齒高的消耗值獲得磨輪的壽命，計算公式:磨削去除材料量計算(Vm): (Hq_Hh)*L*W(單位:cm3)磨輪齒高消耗計算(X):Mh-Mq-(Hq-Hh)(單位:mm)磨輪鋒利度計算(cm3/min):磨削去除材料量/磨削總時間磨輪壽命計算(cm3/mm):磨削去除材料量/齒高消耗值如果對兩款石材類磨輪做磨削性能的比對測試，除按前述分別測試各張磨輪的磨削性能外，還需用同一磨削參數(shù)將2件磨輪在同一件材料上磨削1-2個周期，進一步排除磨試對象材質(zhì)結(jié)構(gòu)差異的干擾。
[0073]必要時，可增加磨輪的抗過載試驗項，磨削中持續(xù)或間歇性加大走刀量，以考察磨輪的抗過載能力。此項必須在正常磨削測試完成后進行。[〇〇74]磨削對象優(yōu)選選用邊緣規(guī)整的磨削對象，磨削對象的材質(zhì)可以為混凝土、陶瓷磚、 玻璃材質(zhì)、天然花崗石、大理石、以及人造建筑板材等材料。
[0075]本發(fā)明的金剛石鉆頭鉆削性能的測試方式，包括以下步驟:鉆削試驗操作人員必須戴上防護眼鏡、防塵口罩、防噪耳塞及絕緣防水靴方可作業(yè);檢查鉆機，檢查并測量待測鉆頭工作齒高度，將鉆頭安裝在鉆機上擰緊，根據(jù)待測試鉆頭結(jié)構(gòu)選擇鉆削冷卻方式;根據(jù)待測試鉆頭直徑和功能特性設(shè)置鉆頭轉(zhuǎn)速;根據(jù)待測試鉆頭功能定位選擇鉆削對象，并確保安放牢固。
[0076]1.獲取設(shè)定負荷參數(shù)值:手動控制金剛石鉆頭的走刀量，找到金剛石鉆頭在鉆削對象上最大走刀量時的負荷值;設(shè)定M=0.70K-0.85K，其中K為手動進刀時金剛石鉆頭最大走刀量時的負荷值，M為鉆進測試時的設(shè)定負荷參數(shù)值；2.鉆削過程中通過伺服系統(tǒng)控制金剛石鉆頭的負荷值為0.9M-1.1M;3.根據(jù)鉆進的時間、齒高磨耗和鉆進的深度獲得金剛石鉆頭的性能。[〇〇77]具體步驟為:1.自動測量鉆前、鉆后工作齒高，即:在獲取設(shè)定負荷參數(shù)值之前，需先行定標，完成鉆試周期后，自動測量鉆頭工作齒消耗值，評估鉆頭壽命。具體為:安裝旋緊鉆頭，在鉆頭圓周上標記一個點，并以此點作為鉆前、鉆后齒高消耗測量位。按啟動鍵，測量裝置移動至鉆頭工作齒下方，走刀機構(gòu)緩慢向下移動，讓鉆頭工作齒進入測量位，測得鉆前工作齒高值 (Xq)，然后走刀機構(gòu)快速回程，測量裝置回位。
[0078]2.獲取設(shè)定負荷參數(shù)值M，啟動鉆機，撥動電子輪調(diào)節(jié)鉆頭走刀速度，按“快進——緩慢趨近一一鉆進”三步驟運行，鉆進中逐漸加快走刀量，以增大鉆進負荷，找到鉆頭最大走刀量時的負荷值K;設(shè)定M=0.70K-0.85K，其中M為設(shè)定負荷參數(shù)值;在鉆削的過程中，通過伺服系統(tǒng)控制金剛石鉆頭的負荷值為0.9M-1.1M，即圍繞設(shè)定負荷參數(shù)值M小幅波動，實現(xiàn)切割推力柔性恒定。[〇〇79]3.完成預(yù)定的鉆削測試量后(鉆孔數(shù))，鉆頭回位，測量裝置移動至鉆頭工作齒下方，走刀機構(gòu)緩慢向下移動，讓鉆頭工作齒進入測量位，測得鉆后工作齒高值(Xh)，然后走刀機構(gòu)快速回程，測量裝置回位，完成預(yù)定鉆試周期。
[0080]4.根據(jù)鉆進的時間、齒高磨耗和鉆進的深度獲得金剛石鉆頭的性能。
[0081]鉆削對象為鋼筋混凝土預(yù)制件時，金剛石鉆頭進行試鉆的時候保證每一個鉆試孔都能夠橫向切鉆到鋼筋。
[0082]若鉆削對象為瓷磚、大理石類時，需考察孔口邊效。
[0083]必要時，可增加鉆頭的抗過載試驗項，鉆削中持續(xù)或間歇性加大走刀量，以考察鉆頭的抗過載能力;此項必須在正常鉆削測試完成后進行。
[0084]如果對兩款石材類鉆頭做鉆削性能的比對測試，除按前述分別測試鉆頭的鉆削性能外，還需用同一鉆削參數(shù)將2支鉆頭在同一件材料上鉆削(1-2)個孔，進一步排除鉆試對象材質(zhì)結(jié)構(gòu)差異對測試的干擾。[〇〇85]金剛石鉆頭的鋒利度計算(m/min):累計各單孔鉆削的深度和時間，將總深度除以總鉆削時間，即得到該鉆頭的鋒利度;金剛石鉆頭的壽命計算(m/mm):取累計鉆削的總深度除以鉆頭工作齒高度總消耗值，即為該鉆頭工作齒的壽命。
[0086]本發(fā)明的測試方法解決了現(xiàn)有人工推進走刀法存在不穩(wěn)定的問題；同時解決了現(xiàn)有的“剛性”恒力切割方法(砝碼掛重走刀、限功率(電流)切割和定值走刀切割測試方法)存在的對試品的測試損傷問題和人工測量參數(shù)不準確的問題，不僅實現(xiàn)智能切割，并能對各種參數(shù)實現(xiàn)自動測量，從而能夠準確獲取金剛石鋸片、鉆頭、磨輪的工作性能。能為行業(yè)形成一個統(tǒng)一、規(guī)范的測試標準，確保金剛石刀具行業(yè)的健全發(fā)展。
[0087]本發(fā)明不僅能夠應(yīng)用于金剛石刀具(鋸片、鉆頭、磨輪等)，還能夠應(yīng)用于其他材質(zhì)的刀具的性能測試。
【主權(quán)項】
1.金剛石鋸片切割性能的測試方法，其特征在于:包括以下步驟:(1).獲取設(shè)定負荷參數(shù)值:控制金剛石鋸片的走刀量，找到金剛石鋸片在切割對象上 最大走刀量時的負荷值K;設(shè)定M=0.70K-0.85K，M為設(shè)定負荷參數(shù)值；(2).切割過程中通過伺服系統(tǒng)控制金剛石鋸片的切割負荷值為0.9M-1.1M;(3).根據(jù)切割的長度和切割的時間計算出金剛石鋸片的鋒利度;根據(jù)切割的長度和切 割時消耗的金剛石鋸片齒高計算出金剛石鋸片的使用壽命。2.—種金剛石磨輪磨削性能的測試方式，其特征在于:包括以下步驟:獲取設(shè)定負荷參數(shù)值:控制金剛石磨輪的走刀量，找到金剛石磨輪在磨削對象上最大 走刀量時的負荷值K;設(shè)定M=0.70K-0.85K，M為設(shè)定負荷參數(shù)值；(2).磨削過程中通過伺服系統(tǒng)控制金剛石磨輪的磨削負荷值為0.9M-1.1M;(3).根據(jù)磨削對象的被磨削的體積和時間獲得金剛石磨輪的磨削鋒利度;根據(jù)磨削對 象被磨削的體積和磨輪磨削后齒高的消耗值得到金剛石磨輪的壽命。3.—種金剛石鉆頭鉆削性能的測試方式，其特征在于:包括以下步驟:獲取設(shè)定負荷參數(shù)值:控制金剛石鉆頭的走刀量，找到金剛石鉆頭在鉆削對象上最大 走刀量時的負荷值K;設(shè)定M=0.70K-0.85K，M為設(shè)定負荷參數(shù)值；(2).鉆削過程中通過伺服系統(tǒng)控制金剛石鉆頭的負荷值為0.9M-1.1M;(3).根據(jù)鉆進的時間、齒高磨耗和鉆進的深度獲得金剛石鉆頭的性能。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金剛石磨輪磨削性能的測試方法，其特征在于，在獲取負荷參 數(shù)值之前，在磨輪圓周上做標記，并以此作為磨削前、磨削后齒高消耗測量位。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金剛石磨輪磨削性能的測試方法，其特征在于，在磨削開始之 前，將磨削對象安放于料臺上并固定，控制金剛石磨輪接觸到磨削對象后，同時深度探頭放 下并接觸磨削對象，深度探頭的標尺歸零作為進刀起始位，然后收起深度探頭;在磨削過程 中金剛石磨輪在磨削對象上面按照“S”字形循環(huán)走刀磨削，并記錄磨削完成的時間。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金剛石磨輪磨削性能的測試方法，其特征在于，磨削完成后再 次將深度探頭放下并接觸磨削對象，同時移動深度探頭，依次接觸磨削對象上的多個點并 計算出深度探頭標尺值的平均值，從而獲得磨削對象去除深度值。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金剛石鉆頭鉆削性能的測試方式，其特征在于:在獲取設(shè)定負 荷參數(shù)值前，在鉆頭圓周上進行標記，并以此作為鉆削前、鉆削后齒高消耗測量位。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金剛石鉆頭鉆削性能的測試方法，其特征在于，鉆削對象為鋼 筋混凝土預(yù)制件時，金剛石鉆頭進行試鉆的時候保證每一個鉆試孔都能夠橫向鉆切到鋼 筋。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金剛石鉆頭鉆削性能的測試方法，其特征在于，若鉆削對象為 瓷磚、大理石類時，需考察孔口邊效。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金剛石鉆頭鉆削性能的測試方法，其特征在于，在鉆削的過 程中持續(xù)或間隙性加大走刀量以考察鉆頭的抗過載能力。
【文檔編號】G01N3/58GK105954136SQ201610277909
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】尹丁, 郭和惠, 鄒輝
【申請人】成都惠鋒金剛石工具有限公司